1970—2019年济南市极端降水事件时空变化特征

为了研究济南市极端降水事件时空变化特征,采用线性趋势、Mann-Kendall突变分析、小波分析等方法,基于济南市1970—2019年49个雨量站50 a的逐日降水资料,选用12个极端降水指数进行研究。结果表明:年降水量(PRCRTOT)呈显著增加趋势(p<0.05),增加速率为31.04 mm/10 a; 连续干旱日数(CDD)呈大幅下降趋势(p<0.05),下降速率为16.51 d/10 a,雨日日数(RD)、极端降水日数(R95)、极端降水总量(R95P)呈明显上升趋势(p<0.05),年降水强度呈下降趋势(p<0.05),其余指数呈不显著增加趋势; 研究区雨日日数、极端降水日数、极端降水总量、连续干旱日数及年降水量发生明显突变,其他指数突变不明显; 在周期变化上,多数指数存在22～27 a,17～17 a,7～10 a,4～5 a的主振荡周期; 从空间分布看,极端降水指数的空间差异明显,大雨日数、1日最大降雨量、5日最大降雨量及年降水量高值区基本集中在原济南市中心城区、东南部山区和莱芜附近,低值区集中在北部郊区。总体而言,济南市极端降水事件频发,应重视城市排水,减少内涝风险。     

海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征

利用1960-2013年海河流域30个气象站点的日降水量资料,采用一元线性趋势、5a滑动趋势、MannKendall检验、Morlet小波分析、反距离空间插值(IDW)等方法,对海河流域不同等级降水强度和雨日的时空变化特征进行研究。结果表明,(1)与东南部地区相比,海河流域西北部地区大雨以上级别雨日少,强度小,而小雨雨日相对更多,强度相对更大,暴雨以上级别雨日表现出由东南向西北递减的趋势。(2)小雨是海河流域主要降水形式,近54a来小雨日数呈极显著减少趋势(P0.01),小雨强度呈极显著增大趋势(P0.01),其它量级雨日和强度的线性变化趋势均不显著;不同等级降水强度和雨日的M-K检验结果显示,小雨日数发生减少突变,小雨强度发生由弱向强的转折变化,但未出现突变,其它雨量等级未发生突变。(3)不同等级降水日数的变化周期集中在10a、17a左右,各等级降水强度的变化周期均集中在17a左右。     

近50年来四川盆地降水日数的时空变化特征

利用1960—2010年四川盆地16个气象站逐日降水资料,采用距平统计法、线性趋势法、Mann—Kendall检验法及Kriging插值法对该区近50a降水日数及不同等级降水日数的时空分布特征进行了定量分析。结果表明:(1)四川盆地降水发生日数总体呈减少趋势,且从20世纪90年代开始出现以来延续至今;不同等级降水日数均呈减少趋势,其中小雨日数减少最明显,对降水日数减少的贡献最多。(2)四川盆地降水日数的减少是一种突变现象,突变年份为1994年。(3)四川盆地年均降水日数总体表现为西部、南部较多,东部、北部较少。(4)四川盆地西部、北部降水日数减少趋势较快,这种减少趋势可能是对全球变暖的区域响应;不同等级降水日数的趋势随地域的变化存在很大差异,其中东北部暴雨日数的小幅增加趋势使得地质灾害发生的可能性增加。     

近58年河西地区降水事件的连续性特征

利用河西地区经过严格质量控制的13个站点1958—2015年的日降水资料,从年度和季节尺度,定义分析了最大连续降水事件的日数、降水量和降水强度的9个指标,应用标准化序列法描述指标随时间的演变情况,使用Mann-Kendall趋势分析法在95%置信水平下进行了趋势的显著性检验,以研究该地区最大连续降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)河西地区最大连续降水日数发生以1～2 d为主,近年来,夏季日数增长,秋季日数减短,但整体来看,年、夏和秋季最大连续降水日数均有增长,但中西部更加明显。(2)最大连续降水量在夏季略有下降,秋季增多明显,且河西中西部地区夏秋分化更明显,东南部地区以下降为主。(3)年、夏和秋季4～6 d的最大连续降水强度最大,降水强度随着最大连续降水日数的增加略有上升。总体上近年来河西地区最大连续降水日数增加,降水强度上升,表明河西地区具有湿润化趋势,而秋季湿润趋势更明显。研究结果有助于进一步了解西北干旱区的极端降水变化特征和区域气候变化应对情况。     

黄河流域极端气候事件时空变化规律

为分析黄河流域极端气温和极端降水的变化规律特征,利用黄河流域284个气象站点1969—2018年逐日最高气温、最低气温和降水量观测数据,采用国际通用的极端气候事件指数,以水系为空间单元分析了极端气候指数的时空变化特征。结果表明:空间尺度上,最高气温、最低气温、夏天日数和生长期长度呈东南高西北低的特征,日平均温差、霜冻、结冰日数呈相反特征; 除连续无雨日数外,其余极端降水指数均呈东南高、西北低的格局。时间尺度上,表征极端高温事件的最高气温、最低气温、夏天日数、生长期长度、暖夜、暖昼日数呈上升趋势,极端低温事件指数如霜冻、结冰、冷夜、冷昼日数呈下降趋势,研究区内7个水系的极端气温指数变化趋势相一致,甘宁、内蒙和黄河上游水系趋势较显著; 极端降水指数除连续无雨日数外均呈上升趋势,显著上升的站点主要集中于陕北和黄河上游水系。黄河流域气温整体均呈上升趋势,极端降水指数变化特征空间差异性较大。     

河北省主要极端气候指数的时空变化特征

根据河北省142个气象站点1961-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温和降水量等基础资料,采用线性倾向估计法及Kriging插值法,研究河北省极端气温事件的时空变化特征。结果表明:(1)在极端气温指数的空间分布方面,极端最高气温和夏日均呈从南至北逐渐降低的趋势,高值中心分别位于邯郸、邢台、石家庄、衡水和邯郸、邢台、石家庄、衡水、廊坊、沧州等地,而霜日则呈北高南低的空间变化规律,高值中心主要位于张家口北部地区,极端最低气温、暖日指数及持续冷期无明显的空间分布规律;从变化趋势的空间分布特征来看,全省夏日、暖日指数、极端最低气温及大部分地区的极端最高气温呈增加趋势,全省霜日则呈下降趋势,持续冷期的变化不显著。(2)极端降水指数无明显的空间分布规律。日最大降水量、强降水量、暴雨日数、连续干日及连续湿日均呈零星分布,降水强度从东南至西北大体呈降低趋势;从变化趋势的空间分布特征来看,在1961-2010年河北大部分地区的日最大降水量、强降水量、降水强度、连续湿日及暴雨日数均呈下降趋势,而连续干日呈增加趋势。从极端气温及降水指数的变化趋势可以看出,河北省具有干暖化倾向,农业生产上应采取相应的适应对策。     

新疆乌昌地区热量资源精细化时空变化分析

利用新疆乌鲁木齐市和昌吉回族自治州16个气象站1961-2009年的逐日平均气温和最低气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离加权残差订正相结合的方法对农业气候热量要素的变化趋势、突变特性、各热量要素多年平均值及其突变前后变化量的精细化空间分布进行研究。结果表明：乌昌地区热量资源具有显著的区域性差异,年平均气温、7月平均气温、无霜冻期、≥0℃和≥10℃活动积温在空间分布上均表现为＂平原高于山区、北部高于南部＂的格局。受冬季逆温的影响,在山前倾斜平原至中山带,1月平均气温较北部平原和高山带高,而冬季负积温较北部平原和高山带少。在全球变暖背景下,近49a,乌昌地区年平均气温、1月和7月平均气温、≥0℃和≥10℃活动积温以及无霜冻期均有不同程度的升高或增多趋势,并于1973-2004年间先后发生了突变性的升高或增多,冬季负积温呈显著的减少趋势,并于1988年发生了突变性的减少,热量资源总体呈较明显的增多趋势。但各地热量资源的变化具有显著的区域性差异,突变后较突变前各热量要素增加量的空间分布总体表现为＂平原多于山区,城市密集区多于周边地区＂的分布格局。     

盐城梅雨特征及变化趋势分析

利用盐城市气象局提供的1954—2017年对应时段内入梅、出梅日期统计资料,对盐城市梅雨特征及变化趋势分析。结果表明:盐城市近64年大多数年份的入梅日期集中在6月,平均入梅日期为6月20日,入梅期呈逐年推迟趋势,以0.02 d/10 a的变化速率递增,但推迟趋势不太显著;近64年盐城市大多数年份的出梅期集中在7月,平均出梅日期为7月12日,出梅期呈逐年推迟趋势,同入梅期变化趋势基本保持一致,以0.527d/10a的变化速率递增;盐城市梅期日数呈逐年增加趋势,以0.443 d/10 a速率增长,平均梅期日数为23.2 d,最长梅期日数为48 d,出现在1996年,最短梅期日数只有4 d,在1978年,最长梅期日数是最短梅期日数的12倍,梅期日数变化波动幅度较大。     

四川单季稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害时空特征

利用四川省84个气象观测站1961-2014年逐日平均气温、最高气温和日平均相对湿度等气象资料以及1981-2014年水稻空壳率数据,通过线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析等方法,分析水稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害的时空变化规律。结果表明： 1961-2014年高温热害总次数呈上升趋势,不同等级热害发生次数的年际变化特点与总次数一致,尤以2000年后增幅显著,其中抽穗扬花期轻度热害和灌浆结实期重度热害的增幅最显著,这与气候变暖背景下,1990年以来水稻高温热害区域增多的趋势基本一致;不同生育期内各等级高温热害发生次数均有显著的周期震荡规律,方差值在16a、12a、4a时间尺度上均出现峰值,依据周期变化推测,2015年后高温热害将持续偏多。依据高温热害“山区少、盆地多”的分布特征,可将盆中浅丘区及盆南丘陵区划分为热害频发区,盆东岭谷区为热害偶发区,川西南山地为热害少发区。在气候变暖背景下,1990年以来不同等级高温热害均呈现发生频率增多,范围扩大,高发中心从平原向山地扩大的趋势。本研究实现了水稻高温热害监测产品由定性向定量化的转变,融合常规高温指标的动态监测,提高了空间分布的精细度,延长了研究的时效性,更具针对性和指导性。     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。     

河北省木本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应

以1981-2006年河北省10个国家农业气象观测站的木本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用线性倾向估计、Pearson相关系数、EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省木本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：河北省木本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;叶初变色期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响最显著,河北省春季气温每上升1℃,木本植物展叶始期提前4.6d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈显著正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大。研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

山东降水时空分布变化及其影响因素

基于山东省18个气象台站1981-2010年30年逐日降水资料,利用反距离加权、Mann-Kendall非参数检验法、皮尔逊相关系数和小波分析等方法,综合起来对30 a来山东地区降水的时空分布特征及其影响进行了研究。结果表明:空间分布上,泰山、日照和石岛地区为多雨区,年降水量达740 mm以上;莘县、惠民县和东营等地为少雨区,年降水量500~550 mm。降水量沿海大于内陆,山区大于平原。时间分布上,年降水量呈现上升趋势,沿海地区降水上升幅度普遍大于内陆地区,其中威海上升幅度最大,高达9.71 mm/a。分季节来看,春夏季和全年保持一致,降水呈上升趋势,秋冬季部分站点呈现下降趋势,其中秋季最为明显,东南沿海和鲁南地区出现大面积负值区。突变检验可以看出,在1997年左右山东年降水量有一次显著的突然上升的过程。分析表明,山东地区降水变化与南方涛动和东亚夏季风之间有相似的震荡周期,在空间上存在一定的响应关系,但存在明显的区域差异。     

基于提高农业综合生产力的区域土地整理时空配置研究

该文以山东省青州市为例，研究了基于提高农业综合生产力的区域土地整理时空配置指标体系、模型和方法。结果表明，青州市以提高农业综合生产力为目标的土地整理区主要位于丘陵区，整理面积655.14 km²，占可整理面积的48.37%，其中近期整理区主要分布于丘陵区西北部，中期整理区主要位于丘陵区东南部，均以耕地整理为主，远期整理区主要处于丘陵区西南部，耕地整理和未利用开发并重；非整理区主要分布于北部平原，为耕地，占51.63%。研究结果可为青州土地整理规划和实施提供科学依据。     

应用DTOPSIS综合评价唐山市农业气候资源

利用DTOPSIS法对唐山市11个县市的农业气候资源进行综合评估，结果表明唐山市农业气候资源整体水平按优劣可依次分为四个区：长城南侧西北部山前平原温和湿润区，中部平原暖和较湿润区，中南部沿海温暖半湿润区，东南、东北和西南角温和半湿润区：全市农业气候资源呈现纬度高的地区优于纬度低的地区、平原优于沿海、西北部的山前平原优于中部平原和中部平原优于沿海的总体趋势。     

基于DEM的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析

根据乌鲁木齐河流域9个气象站1961-2009的逐月降水量资料,采用三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离平方加权残差订正相结合的方法,建立全流域年降水量变化倾向率、突变前后降水增量、年和各月降水量多年平均值以及年降水量变异系数等降水量气候要素空间分布数学模型。在ArcGis平台上进行数据栅格化处理,实现基于数字高程模型（DEM）数据的乌鲁木齐河流域降水量时空变化的精细化分布式模拟。结果表明：（1）196l-2009年,乌鲁木齐河流域年降水量平均以15.29mm/10a的倾向率呈显著（P〈0.05）的递增趋势,并于1987年发生了突变性增多,但各地降水量增多倾向率和突变前后降水增量差异明显,总体表现为海拔越高的区域,降水量增多越明显。（2）乌鲁木齐河流域年降水量的空间差异十分明显,流域末端的北部平原降水量不足250mm,向南随着海拔的升高降水量渐增,在海拔1900-2200m的天山北坡中山带出现降水量为550～600m的最大降水带,之后,随着海拔高度的继续上升,降水量又呈减少趋势,至3500m以上的河流源头区域,年降水量不足450m。（3）年降水量变异系数随海拔的升高而减小,即海拔越高的区域降水量的年际间波动相对越小。（4）年内逐月降水量的空间分布格局表现为明显的周期性变化特征。冬季（12-2月）降水较少,各月降水量的高值区主要在低山带和山前洪积、冲击平原,而降水量的低值区在海拔2500m以上的高山带。春季（3-5月）降水量较冬季多,降水量的高值区也逐渐向高海拔山区上移,而降水量低值区则由南部高山带逐渐向北部平原迁移。夏季（6-8月）是一年中降水量最多的季节,各月降水量的高值区逐渐上移到海拔2000-4000m的中、高山带,而降水量低值区在北部平原地带。秋季（9-11月）降水量逐渐减少,最大降水高度带也向低海拔区域移动,而降水量低值区则向中、高山带上移,至11月,最大降水带回复到低山带和山前洪积、冲击平原地带,最少降水带再次上升到2500m以上。     

北疆地区积雪与冻土变化的特征分析

利用1960—2007年北疆6个国家基本气象站积雪及冻土资料,分析了北疆地区积雪和冻土深度的气候分布特征,并利用统计学方法总结了积雪对冻土变化的影响。结果表明:（1）最大冻土深度受海拔高度的影响较大,并与其成正比。最大冻土深度值出现年代从平原向山区滞后;从20世纪80年代后最大冻土深度出现减小的趋势,且平原较山区更加明显;3个不同类型冻土区冬季最大冻土深度和平均冻土深度的年际变化基本上随时间逐渐减小;（2）Ⅰ区的最大积雪深度大于Ⅱ区和Ⅲ区,各站冬季最大积雪深度和平均积雪深度的年际变化基本上都呈现单峰单谷型;（3）Ⅰ区最大积雪深度和最大冻土深度的对应关系呈现双峰型,Ⅱ区为单峰型,Ⅲ区则为对数型。积雪深度较浅时,冻土深度增加较明显,随着积雪深度的增加,冻土深度变化较小,当积雪深度超过一定限值后,冻土深度还有下降的趋势;（4） M-K检验结果为各站最大冻土深度与积雪的变化趋势基本相反且突变点基本一致,呈现负相关。